2 Boost變換器分析

2.1 工作原理

Boost變換器電路如圖2所示，在期間，電感L上的電流為：，從最小處處開始線性增加，當時，達到峰值，如圖3所示，導通結束后電感L電流的增量為。

在期間，電感L上的電流為：，從最峰值處處開始線性減小，當時，達到最小值，如圖3所示，截止期間電感L電流的減小量為。

圖3 輸入電壓變化對電感峰值電流的影響

2.2 占空比

在穩定狀態下，導通期間電感電流的增加量與截止期間電感電流的減小量必然相同，根據伏秒積平衡的條件，可得占空比

由占空比0<D<1，可得boost變換器輸出電壓總是大于輸入電壓。

2.3 輸入電壓變化對電感峰值電流的影響

電感電流增量

可知，輸入電壓降低，D變大，變大，可能會使電感峰值電流超過允許值，造成開關管過流損壞，在輸入電壓達到最小值時，電感峰值電流以及電感、開關管、續流二極管損耗等將出現最大值，因此必須在輸入電壓達到最小值時設計boost變換器相關參數。

2.4負載變化對電感電流的影響

負載變化，由于輸入電壓、輸出電壓不變，意味著占空比D、導通電壓、截止電壓均保持不變，即電感充電電流，放電電流的斜率不變。而電感的平均電流，輸出電流減小時，電感平均電流也減小。負載由重變輕的過程中，boost變換器從CCM模式經BCM模式，進入到DCM模式。

當時（為紋波系數，），變換器處于臨界BCM模式。

最小電感量

3Buck變換器分析

3.1 工作原理

Buck變換器電路如圖4所示，在期間，電感L上的電流為：，從最小處處開始線性增加，當時，達到峰值，如圖5所示，導通結束后電感L電流的增量為。

在期間，電感L上的電流為：，從最峰值處處開始線性減小，當時，達到最小值，如圖5所示，截止期間電感L電流的減小量為。

圖5 輸入電壓變化對的影響

3.2 占空比

在穩定狀態下，導通期間電感電流的增加量與截止期間電感電流的減小量必然相同，根據伏秒積平衡的條件，可得占空比

由占空比0<D<1，可得buck變換器輸出電壓總是小于輸入電壓。

3.3 輸入電壓變化對電感峰值電流的影響

電感電流增量

可知，輸入電壓上升，D變小，變大，可能會使電感峰值電流超過允許值，造成開關管過流損壞，在輸入電壓達到最大值時，電感峰值電流以及電感、開關管、續流二極管損耗等將出現最大值，因此必須在輸入電壓達到最大值時設計boost變換器相關參數。

3.4負載變化對電感電流的影響

負載變化，由于輸入電壓、輸出電壓不變，意味著占空比D、導通電壓、截止電壓均保持不變，即電感充電電流，放電電流的斜率不變。而電感的平均電流，輸出電流減小時，電感平均電流也減小。負載由重變輕的過程中，buck變換器從CCM模式經BCM模式，進入到DCM模式。

當時（為紋波系數，），變換器處于臨界BCM模式。

工作在CCM模式的buck變換器負載變化范圍不宜太大，否則負載最小下，buck變換器有可能會進入DCM模式，為保證在最小負載下，變換器依然工作在CCM模式，電流紋波比將減小，從而電感體積增大。

由于，而，。因此最小電感量

開關管選擇：開關管截止時承受的最大電壓為。為保險起見，開關管擊穿電壓；瞬態最大電流。

4LLC諧振變換器buck boost電路電感取值分析

4.1buck電路電感取值：

輸入電壓最大為600V，輸出電壓最大為400V，開關頻率為20Khz，最大輸入電流為20A，最大輸出電流為15A，額定功率為P=5kW，=80%。

依據上式可以得到滿載情況下即時最小電感量L=0.189mH。

另外受負載的影響，為保證在最小負載下，變換器依然工作在CCM模式，取時，即10%的滿載功率下電感的最小值為L=3.02mH，電感取值為3mH。

4.2boost電路電感取值：

最小電感量

依據上式可以得到滿載情況下即時最小電感量L=0.104mH。

圖9滿負載BCM模式下的buck電路電感電流波形

另外受負載的影響，為保證在最小負載下，變換器依然工作在CCM模式，取，即10%的滿載功率下電感的最小值為L=1.04mH，電感值取整得到L=1mH。

Buck boost電路應結合buck電路和boost電路的電感取值，同時考慮負載影響，盡可能選擇較小的電感值，通過以上分析buck boost電路電感取值為3mH。

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2019-1-10 22:28 上傳

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